Общие положения.

Известно большое количество литературы по микропроцессорам, контроллерам, ОЭВМ и их применению в системах управления бытовой радиоэлектроникой [14...17, 27]. Однако почти во всех книгах и журнальных статьях авторы не считают нужным разъяснять неподготовленным читателям основные понятия, принятые в этой области вычислительной техники. Поэтому многие термины употребляются так, как если бы они были общеизвестны и понятны. В действительности еще очень небольшое число радиоспециалистов хорошо ориентируется в структуре и работе микрокомпьютеров.

Учитывая, какое важное и все возрастающее значение приобретает микропроцессорное управление во всех видах бытовой РЭА, кратко рассмотрим устройство и принципы работы типового МП. К сожалению, объем данной книги не позволяет сделать это более подробно. Желающие глубже проникнуть в этот сложный мир микроЭВМ могут обратиться к рекомендованной литературе.

Понятие МИКРОПРОЦЕССОР.

Микропроцессором (МП, MPU, CPU) называется однокристальная интегральная схема, которая содержит полный набор устройств, позволяющих обрабатывать данные в соответствии с заданной последовательностью команд — программой. Однако обычно такие МС не имеют постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ROM), позволяющего хранить управляющие команды. Микропроцессоры, включающие в себя ПЗУ, по современной терминологии носят название одно­кристальных ЭВМ (ОЭВМ, mСОМ).

Существует еще один класс микропроцессорных схем, предназначенных для выполнения ограниченных функций управления определенными видами устройств, которые называют микроконтроллерами (МК, MCU, CCU) или просто контроллерами. Обычный МП или ОЭВМ является универсальной схемой для различных применений. Например, широко известный микропроцессор Zilog Z80 используется как в вычислительных устройствах, так и в АОНах. Контроллеры же, как правило, разрабатываются для управления конкретными устройствами с цифровой обработкой поступающей информации [15, 17].

Микропроцессор или контроллер средней сложности представляет собой БИС примерно с 10 тыс. полевых транзисторов, размешенных на пластине кремния, площадью около 25 мм2. БИС может быть выполнена по n-канальной МОП-технологии, которая в настоящее время считается устаревшей. Более прогрессивной и экономичной, с точки зрения потребляемой мощности, является КМОП-тeхпология с транзисторами

двух типов проводимости, дополняющими друг друга (комплиментарными). Новые МП и МК, выполненные по КМОП-технологии, имеют в середине обозначения букву С — от английского слова “complementary” или НС в современных быстродействующих сериях.

Структурные схемы процессоров.

Как правило, порты микропроцессоров двунаправленные. В зависимости от поданной команды порт может или принимать информацию на внутреннюю шину, или выдавать данные из МП. В рассматриваемой МС имеются 14 двунаправленных четырехбитовых портов ввода/вывода и один порт ввода с программируемым порогом.

Тактовый генератор МП возбуждается на частоте внешнего кварцевого резонатора, равной 3.84 МГц. В устройство управления входят также делитель тактовой частоты, схема перехода в режим ожидания и другие узлы. Внутренняя намять программ (ROM) связана с шиной данных и программируемым счетчиком команд (СК). Внутренняя память данных (RAM) также обменивается цифровой информацией с магистралью и регистрами общего назначения. Эти регистры объединены в банк регистров. К устройствам памяти относится и указатель стека — “многоэтажного” ОЗУ,

Для выполнения вычислений или логических операций очередная порция информации, измеряемая в байтах (один байт равен восьми битам), помещается в накопительный регистр — регистр-аккумулятор. Эта информация представляет собой число, записанное в двоичной (бинарной) форме, называемое операндом. Используя регистр-аккумулятор, АЛУ производит большинство арифметических и логических операций.

С АЛУ связан также регистр флагов. Флагом или флажком называется определенное условие в работе АЛУ, которое может быть установлено или снято. Флаговый регистр используется для контроля и организации условных переходов.

Функции микропроцессора.

Внешнее устройство, обратившееся с запросом на прерывание, получает сигнал начала обслуживания и сообщает МП начальный адрес подпрограммы прерывания. В конце подпрограммы передается

команда выхода из подпрограммы и возврата на основную программу (RETURN). Для возвращения к основной программе МП восстанавливает содержимое регистра-аккумулятора и считывает из стека адрес следующей команды основной программы.

Программируемый счетчик команд представляет собой 13-битовый регистр, который выдает адрес следующей выполняемой команды.

Системный сброс МП осуществляется подачей на вход RESET нулевого потенциала длительностью не менее 500 периодов тактового генератора. При появлении такого импульса МП обнуляет счетчик команд, устанавливает порты в режим ввода, останавливает таймер и производит некоторые другие подготовительные операции.

В связи со значительным ростом функциональных возможностей современных РТ увеличилось число регулируемых параметров и на­строек. Для их поддержания и хранения необходимо энергонезависимое постоянное запоминающее устройство с возможностью электрического стирания и перепрограммирования (ЭСППЗУ). Аналогичные устройства уже широко применяются в телевизорах, автомагнитолах, музыкальных центрах и т.д.

Рис. 1.43. Структурная схема и цоколевка ЭСППЗУ с 12С шиной: PCF8582AP, К558ХПЗ, ЭКР1566РР1, ЭКР1568РР1, КР1609ХП1, X24COIS-2J (в скобках указаны номера выводов для корпуса DIP-8)